如何解决Lock和Mutex显示出不同的结果
我正在尝试一些与C＃线程中的锁和互斥相关的概念。但是，如果发现使用Mutex可以给我正确的结果，而使用锁则不能令人满意。
使用lock构造：
class BankAccount
{
private int balance;
public object padlock = new object();
public int Balance { get => balance; private set => balance = value; }
public void Deposit(int amount)
{
lock ( padlock )
{
balance += amount;
}
}
public void Withdraw(int amount)
{
lock ( padlock )
{
balance -= amount;
}
}
public void Transfer(BankAccount where,int amount)
{
lock ( padlock )
{
balance = balance - amount;
where.Balance = where.Balance + amount;
}
}
}
static void Main(string[] args)
{
var ba1 = new BankAccount();
var ba2 = new BankAccount();
var task = Task.Factory.StartNew(() =>
{
for ( int j = 0; j < 1000; ++j )
ba1.Deposit(100);
});
var task1 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
for ( int j = 0; j < 1000; ++j )
ba2.Deposit(100);
});
var task2 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
for ( int j = 0; j < 1000; ++j )
ba1.Transfer(ba2,100);
});
Task.WaitAll(task,task1,task2);
Console.WriteLine($"Final balance is {ba1.Balance}.");
Console.WriteLine($"Final balance is {ba2.Balance}.");
Console.ReadLine();
}
在ba2设置为0的情况下，代码为ba1提供了不正确的余额。
即使每个操作都被lock语句包围，情况仍然如此。它无法正常工作。
使用Mutex构造：
class BankAccount
{
private int balance;
public int Balance { get => balance; private set => balance = value; }
public void Deposit(int amount)
{
balance += amount;
}
public void Withdraw(int amount)
{
balance -= amount;
}
public void Transfer(BankAccount where,int amount)
{
balance = balance - amount;
where.Balance = where.Balance + amount;
}
}
static void Main(string[] args)
{
var ba1 = new BankAccount();
var ba2 = new BankAccount();
var mutex1 = new Mutex();
var mutex2 = new Mutex();
var task = Task.Factory.StartNew(() =>
{
for ( int j = 0; j < 1000; ++j )
{
var lockTaken = mutex1.WaitOne();
try
{
ba1.Deposit(100);
}
finally
{
if ( lockTaken )
{
mutex1.ReleaseMutex();
}
}
}
});
var task1 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
for ( int j = 0; j < 1000; ++j )
{
var lockTaken = mutex2.WaitOne();
try
{
ba2.Deposit(100);
}
finally
{
if ( lockTaken )
{
mutex2.ReleaseMutex();
}
}
}
});
var task2 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
for ( int j = 0; j < 1000; ++j )
{
bool haveLock = Mutex.WaitAll(new[] { mutex1,mutex2 });
try
{
ba1.Transfer(ba2,100);
}
finally
{
if ( haveLock )
{
mutex1.ReleaseMutex();
mutex2.ReleaseMutex();
}
}
}
});
Task.WaitAll(task,task2);
Console.WriteLine($"Final balance is {ba1.Balance}.");
Console.WriteLine($"Final balance is {ba2.Balance}.");
Console.ReadLine();
}
通过这种方法，每次运行时我都会获得正确的余额。
我无法弄清楚为什么第一种方法无法正常工作。我是否在锁定语句方面缺少某些东西？
解决方法
主要问题在于此行：
public int Balance { get => balance; private set => balance = value; }
您允许外部代码插入balance字段，而没有padlock的保护。您还允许对balance字段进行无序读取，因为缺少memory barrier，或者更糟糕的是torn reads，以防以后替换int类型与更合适的decimal。
第二个问题可以通过使用padlock保护读取来解决。
public int Balance { get => { lock (padlock) return balance; } }
对于Transfer方法，现在可以实现它而无需访问其他BankAccount个balance，如下所示：
public void Transfer(BankAccount where,int amount)
{
Withdraw(amount);
where.Deposit(amount);
}
这个Transfer实现不是原子的，因为where.Deposit方法中的异常可能导致amount消失van尽。同样，不会阻止其他线程读取两个BankAccount的不一致值。这就是为什么人们通常使用具有ACID属性的数据库来进行此类工作。
这两个代码在我的计算机 VS2017 .NET Framework 4.7.2 上给出相同的结果，并且工作正常。因此，可能与您的系统有所不同。
Final balance is 0.
Final balance is 200000.
Mutex从历史上讲，最初是用于进程间同步的。
因此，在创建互斥锁的过程中，除非像问题中提供的代码那样释放它，否则它永远不会锁定自身。
使用操作系统互斥对象同步线程是一种不好的做法，也是一种反模式。
如果lock和volatile遇到问题，请在流程中使用Semaphore或Monitor。
Mutex：“也可以用于进程间同步的同步原语。”
信号量：“限制可以同时访问资源或资源池的线程数。”
监视器：“提供一种同步对对象的访问的机制。”
lock：“ lock语句获取给定对象的互斥锁，执行语句块，然后释放该锁。在持有锁的同时，持有该锁的线程可以再次获取并释放锁。其他任何线程都被阻止获取锁，并等待直到锁释放。”
volatile：“ volatile关键字指示一个字段可能被同时执行的多个线程修改。编译器，运行时系统甚至硬件可能会重新安排对内存位置的读写，以提高性能原因：被声明为volatile的字段不受这些优化的影响；添加volatile修饰符可确保所有线程都将按照执行顺序对其他任何线程执行的volatile写入进行观察。从执行的所有线程来看都是易失性的。”
因此，您可以尝试添加volatile：
private volatile int balance;
如果需要，您还可以将锁对象设置为静态对象，以便在实例之间共享：
static private object padlock = new object();
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